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H.J. EITEL, résidant à MULHEIM-Runr (Allemagne) .
PROCEDE ET DISPOSITIF DE FONCTIONNEMENT DE FOURS A REVERBERE INDUSTRIELS,
NOTAMMENT DE FOURS MARTIN-SIEMENS.
Les fours à réverbère connus, tels que les fours Martin-Siemens, comportent sous une voûte de four portée par des murs une sole en forme d'au- ge pour le métal à soumettre à la flamme., des portes de chargement dans le mur antérieur et un trou de coulée dans le mur postérieure.En outre., par des ouvertures des murs latéraux du gaz et de l'air de combustion venant de l'accumulateur de chaleur chauffé par récupération situé en général sous la sole sont amenés dans le laboratoire du four et à la sole creuse par des car- neaux distincts de gaz et d'air* Par la section d'entrée,
l'inclinaison des carneaux et la vitesse d'écoulement du combustible on donne en général à la flamme qui se forme au-dessus de la sole une forme et une direction sensible- ment constantes pendant le fonctionnement.On a aussi déjà proposé des brû- leurs orientables, dont l'inclinaison en direction du bain est réglable.Après que par son éloignement croissant de la bouche du brûleur l'énergie cinéti- que de la flamme s'est dissipée et que la flamme n'est plus guidée que par l'influence exercée par le tirage de la cheminée agissant du côté de l'aspi- ration, on peut observer une flamme venant lécher la voûte du four et se dé- tachant de la soleo Le rendement de fusion d'une telle flamme est d'autant plus faible qu'elle transmet sa chaleur au bain par radiation et moins par convection.
Le but de l'invention est d'améliorer la transmission directe de chaleur entre les flammes et le bain et de modifier ainsi le mode de fonc- tionnement des fours à réverbère Industriels., en particulier des fours Mar- tin=Siemens.
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de fonc- tionnement de fours à réverbère industriels, de préférence de fours Martin- Siemens, caractérisé par le fait que de l'air secondaire est refoulé dans le laboratoire en direction de la flamme et réparti autant que possible sur la longueur de celle--ci, cet air secondaire étant de préférence insufflé sur
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toute la sole à travers la voûte du four, en courant dirigé, de telle fagon que la langue de flamme soit appliquée autant que possible sur toute l'é- tendue de la surface de la sol et répartie sur cette surface par la pres- sion répartie de l'air secondaire.
En introduisant l'air secondaire divisé en courants élémentai- res au-dessus de la flamme,on donne sa forme à la flamme après qu'elle a quitté les carneaux et les têtes de brûleur.L'air secondaire pénétrant à travers la voûte, lorsqu'il est insufflé froid afin de refroidir la voûte du fourest porté presque instantanément à la température de l'atmosphère du four et ainsi le volume de l'air à l'intérieur du laboratoire est multi- plié plusieurs fois. En dirigeant de nombreux courants d'air secondaire ré- partis dans la surface de la sole sur le dessus de la flamme dans une direc- tion transversale à son mouvement et vers la sole, la flamme est aplatie par la pression sur toute la surface du bain. On peut ainsi obtenir en tout point de la surface une transmission de chaleur directe par convection.
Cette transmission de chaleur a donc lieu, d'une part, par rayonnement de la flamme et, d'autre part, grâce à l'invention,9 en quantité sensiblement accrue par contact intime de la flamme avec la surface du bain. L'air additionnel in- troduit favorise, en outre, une combustion complète.
Une autre particularité de l'invention consiste à introduire l'air secondaire dans le laboratoire du four comme partie de l'air de com- bustion, c'est-à-dire de limiter l'air primaire admis à la proportion stoe- chiométrique de telle sorte que la flamme puisse être prolongée dans le la- boratoire du four par l'appoint ultérieur de l'air de combustion nécessaire.
Le procédé de fonctionnement de fours industriels décrit ci- dessus présente plusieurs avantages sur le procédé connu. Notamment la voû- te surmontant la sole est refroidie par l'air secondaire, ce qui réduit l'usure de la voûte, et le rendement de fusion s'accroît.
Il est en outre possible de régler diversement le débit, la vi- tesse d'injection ou la pression de l'air secondaire dans différentes zo- nes du four, ou même de les faire varier pendant la durée de traitement de la matière dans la sole, par exemple au cours d'une opération d'affinage.
Il est avantageux,? plus particulièrement dans le cas des fours Martin-Sie- mens., de diviser la voûte du four au-dessus de la sole en zones dans les- quelles a lieu respectivement un soufflage différent mais réglables de la sole avec de l'air secondaire. En général, la zone surmontant la sortie de coulée reçoit le soufflage le plus fort.
Le débit, la vitesse ou la pression de l'air secondaire peuvent aussi être renforcés à mesure que l'énergie cinétique de la flamme baisse de telle sorte qu'à mesure que la flamme s'éloigne de sa bouche la pression sur cette flamme augmente.
L'invention a également pour objet des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention constitués par une voûte de four in- dustriel, de préférence de four Martin, pourvue de perforations pour le pas- sage d'air secondaire.D'après l'invention, des voussoirs pourvus d'évide- ments, tels que des perforations, pour permettre le passage d'air secondai- re à partir de chambres de soufflage situées sur le dos de la voûte peuvent être disposés sur toute la voûte., de sorte que celle-ci peut être sensible- ment refroidie.
On peut ainsi éviter l'emploi de briques très réfractaires mais coûteuses en magnésie chromée, sans que la voûte doive être renouvelée plus souvent de ce fait* L'amenée de l'air secondaire peut aussi avoir lieu par des canaux tangentiels ou obliques dans la couverture de voûte. De préféren- ce., les voussoirs sont pourvus de trous de soufflage dirigés radialement par rapport au centre du four, ces trous ayant par exemple des débouchés évasés dans le laboratoire du four. Au lieu d'air secondaire, on peut aussi éventuellement utiliser un gaz particulier, par exemple de l'azote, si on
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veut éviter une action sur la matière fondue ou agir sur elle dans un sens déterminée par exemple si on veut effectuer une carburation.
En appliquant le procédé selon l'invention dans des fours in- dustriels dont les voûtes sont construites selon les dispositions ci-dessus, il est.. particulièrement indiquer dans le but de contrôler les processus de fusion et d'affinage, de disposer un instrument de mesure de la températu- re à la voûte, de préférence une cellule photo-électrique, en association avec un dispositif de réglage commandant les débits d'air secondaire.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La fig. 1 est une coupe longitudinale schématique d'un four Mar- tin-Siemens utilisable pour le procédé de l'invention.
La fige 2 est une coupe par la ligne A-A de la fig. 1.
La fige 3 est une vue extérieure du dessus de la voûte du four représenté à la figure 1.
Les fige 4 et 5 représentent des détails d'installation pour la mise en oeuvre du procédé.
Sous la voûte 1 d'un four Martin-Siemens est disposée dans le laboratoire de four 2 une sole 3 contenant un bain de métal 3a. Le trou de coulée 4 se trouve dans la sole. Dans le laboratoire du four arrivent des conduites de gaz 5 et 5a et des conduites d'air 6 et 6a, qui sont utilisées alternativement et par lesquelles sont amenées de la manière connue dans le laboratoire du four des gaz chauds et de l'air de combustion réchauffés par récupération ou par lesquelles les gaz brûlés de la combustion dans le laboratoire s'échappent en traversant des récupérateurs. Les récupérateurs, qui comme il est d'usage sont disposés dans la partie médiane du four, ne sont pas représentés pour simplifier les figures. La flamme 8 sortant de la bouche de brûleur 7 se mélange avec l'air sortant du carneau 6 et est dirigée vers le bain 3a.
Après dissipation de son énergie cinétique, elle vient lécher la voûte en se dirigeant vers les conduits d'aspiration 5a et 6a, mais elle est répartie de telle façon sur la surface du bain selon l'invention par l'air secondaire indiqué par les flèches 9 que la flamme 8 prend le profil représenté sur les fig. 1 et 2 et balaie la totalité du bain, avant de quitter le laboratoire de four 2.
Dans la voûte 1 du four se trouvent des briques à tuyères pour- vues d'orifices 10 en forme de tuyères, réparties sur la voûte et dirigées radialement vers la surface du bain de matière fondue. De l'air secondaire est amené aux tuyères 10 par un système de tuyauteries 11a, 11b et 11c avec tuyaux de répartition 12 disposé au-dessus de la voûte 1. Les tuyaux de répartition 12, ainsi que le système de tuyauteries 11a, 11b et Ile sont pourvus de vannes de réglage 13, 13a, 13b, 13c, qui peuvent fonctionner au- tomatiquemente Ces tuyaux peuvent recevoir de l'air de combustion réchauf- fé et même aussi du gaz venant des récupérateurs.
Les tuyaux de distribution 12 débouchent dans des calottes ou cloches 14, qui amènent chacune l'air se- condaire à plusieurs briques à tuyères ou orifices de tuyères 10. La voûte 1 est pourvue à la manière ordinaire de voussoirs saillants 15, qui sont aussi des briques à tuyères.
On voit sur la fige 2 une division en zones de la voûte 1. Les quantités d'air secondaire amenées dans les zones 16, 17 et 18 par les con- duites 11a, il!?, et Ile sont différentes et avantageusement les plus fortes dans la zone 18 surmontant la sortie de coulée. L'air secondaire est amené du ventilateur 19 aux tuyauteries 11a, 11b et 11c par le tuyau 11.
La fige 3 représente une vue de dessus du four avec les tuyau- teries 11a, 11b et 11c, et les tuyaux de répartition 12 avec les vannes 13 ainsi que les calottes 14.
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Comme le montrent les figo 4 et 5 en deux sections différent tes, la voûte peut être constituée au moyen de briques individuelles 20 pourvues de canaux 21 pour débiter l'air secondaire.
Le débit d'air secondaire est déterminé de telle façon qu'il produise sur les briques un effet de refroidissement afin de maintenir la face intérieure de la voûte à une température inférieure à la température de fusion ou à la température de réaction chimique.
Les briques sont maçonnées comme les voussoirs connus. Elles sont recouvertes séparément ou par groupes de plusieurs briques par les ca- lottes en tale 14. Les calottes en tôle 14 peuvent, comme on le voit à la fig. 1, s'appliquer de façon étanche aux épaulements des briques et éventuel- lement être rendues étanches extérieurement par de la brique en poudre.
En choisissant le nombre de perforations par brique et le dia- mètre des perforations, il faut prendre soin que la section de résistance de la brique supporte avec une sécurité suffisante la pression engendrée par la charge de la voûte. La hauteur des briques peut être en outre adaptée aux conditions de construction.
On peut utiliser pour la fabrication des briques toute matière réfractaire connue et usitée dans les fours industriels.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention, on peut apporter des modifications à la forme de réalisation qui vient d'ê- tre décrite.